二氧化碳激光器行業(yè)分析報告 2022年二氧化碳激光器行業(yè)發(fā)展前景及規(guī)模分析

1、二氧化碳激光器行業(yè)分析報告 2022年二氧化碳激光器行業(yè)發(fā)展前景及規(guī)模分析二氧化碳激光器的定義分析二氧化碳激光器，可稱“隱身人”，因為它發(fā)出的激光波長為10.6 微米，“身”處紅外區(qū)，肉眼不能覺察，它的工作方式有連續(xù)、脈沖兩種。連續(xù)方式產生的激光功率可達20 千瓦以上。脈沖方式產生波長10.6 微米的激光也是最強大的一種激光。人們已用它來“打”出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出現是激光發(fā)展中的重大進展，也是光武器和核聚變研究中的重大成果。最普通的二氧化碳激光器是一支長1 米左右的放電管。它產生的激光是看不見的，在磚上足以把磚頭燒到發(fā)出耀眼的白光。二氧化碳激光于1964年首次運用其波長為10.

2、6m。二氧化碳激光器的產品分類廢熱被拒的方式對激光系統(tǒng)設計有很大的影響。原則上，有兩種可能的方式。第一種方式是基于自動處理自然擴散熱氣到管墻，運作原理就是密封和慢軸流激光。第二種是基于氣體強迫對流，其運作原理就是快軸流激光。大體上，主要有五種二氧化碳激光：圖表：五種二氧化碳激光資料來源：二氧化碳激光器的應用領域二氧化碳激光器是目前連續(xù)輸出功率較高的一種激光，它發(fā)展較早，商業(yè)產品較為成熟，被廣泛應用到材料加工、醫(yī)療使用、軍事武器、環(huán)境量測等各個領域。圖表：二氧化碳激光器的應用領域資料來源：軍事應用應用CO2激光相干成像雷達進行機載反坦克導彈的精確制導的研究，是1977年由麻省理工學院的林肯實驗室

3、開始的，實驗室于1981年研制成功并進行了演示試驗。早在20世紀70年代末，美國國防先進技術研究計劃局（Defence Advanced Research Projects Agency）就決定把CO2激光相干成像雷達作為第二代巡航導彈制導系統(tǒng)的主攻方向，現已到了技術基本成熟階段。DARPA和美國空軍航空系統(tǒng)分部主持的巡航導彈先進制導（CMAG，Cruise Missile Advanced Guidence）預研計劃，19771989年完成了研究計劃，并完成了飛行演示實驗，進一步研制了CO2激光主動成像雷達導引頭工程樣機。CMAG技術已應用在空中發(fā)射的先進戰(zhàn)略巡航導彈AGM-129A上，使其

4、目標精度由原來的40m提高到3m，提高一個數量級。美國前麥道公司為空軍研制的一種全天候CO2激光相干成像雷達，于1988年進行了樣機演示，預計裝在戰(zhàn)斧（Tomahawk）改型巡航導彈上。民用因為二氧化碳激光器能達到的功率非常高，經常用來做工業(yè)的切割機，而低功率的激光器常常用來雕刻。此外，由于水在二氧化碳激光器的發(fā)光頻率極容易揮發(fā)，因此也常常被用來做激光嫩膚 ，磨皮等激光手術。軍用由于大氣層對紅外線的阻擋能力很弱，因此常被用來做激光武器。二氧化碳激光器行業(yè)產業(yè)鏈介紹圖表：二氧化碳激光器行業(yè)產業(yè)鏈介紹資料來源：中國二氧化碳激光器行業(yè)發(fā)展特點分析(1)高功率橫流CO2激光器。高功率橫流CO2激光器，

5、用于激光加工和熱處理，激光器的整機呈一體化的箱體。箱體的上箱體中置有一體化的放電室、熱交換器、風機系統(tǒng)、進出口導流器以及光學諧振腔，箱體的下箱體中置有激光電源、充放氣系統(tǒng)、真空泵、鎮(zhèn)流電阻箱和控制盒。與已有技術相比具有結構緊湊、安裝調試和維修方便、激光器的工作效率高，整機的體積可以小型化的特點。它主要應用于金剛石工具、汽車齒輪、汽車安全氣囊氣體發(fā)生器等焊接中的應用，激光表面淬火與熔覆工藝及其在鋼鐵軋輥表面熔凝淬火、石油化工零件表面修復等方面的特殊應用。(2)聲光調QCO2激光器：為滿足激光測距、環(huán)境探測、空間通訊及激光與物質相互作用機理研究等領域應用要求，研制了聲光調QC02激光器。針對影響聲

6、光調QCO2：激光器輸出的各種因素，利用調Q脈沖激光器速率方程對該激光器輸出的主要技術參數進行了理論分析和計算，提出了聲光調QCO2：激光器優(yōu)化設計的方法，并進行了驗證實驗。激光器脈沖重復頻率為lHz50kHz，在lkHz運轉時獲得的輸出激光脈沖寬度為180ns，峰值功率為4062W，與理論計算基本一致。結果證明：通過聲光晶體(AO)的優(yōu)選及諧振腔的合理設計?？蓪崿F小型CO2激光器的高重頻、窄脈寬，高峰值功率輸出，并可通過光柵選線的設計方式和TTL信號控制實現此類激光器的波長調諧和編碼輸出。(3)緊湊型長壽命射頻激勵波導CO2激光器:為了使CO2激光器在工業(yè)加工及 事上有 廣泛的應用,采用鋁合

7、金拉制型材作為激光器殼體、盤裝電感代替?zhèn)鹘y(tǒng)線繞電感的結構以及全金屬封接工藝等,研制出一種緊湊型長壽命射頻激勵波導CO2激光器.可連續(xù)輸出或在不高于20kHz調制頻率下脈沖輸出, 輸出功率30W,實測工作壽命超過1500h,存儲壽命超過1.5a.結果表明,這種激光器具有結構緊湊、輸出功率穩(wěn)定、工作壽命長、可連續(xù)及脈沖調制工作等特點,除了能滿足各種材料的加工,也可在 事上應用。4)新型便攜式TEACO2激光器：它是一種新型便攜式橫向激勵大氣壓CO2激光器。該激光器采用4節(jié)5號充電電池直流供電,在1Hz重復頻率條件下,可連續(xù)工作1h.激光器整機(包括電源及控制系統(tǒng))尺寸為200nm200mm360m

8、m,質量小于8kg.激光器使用紫外電暈預電離方式,放電均勻、穩(wěn)定.自由振蕩情況下,激光脈沖輸出能量達到35mJ,輸出脈沖寬度為70ns。(5)高功率連續(xù)CO2激光器：針對直升飛機發(fā)動機渦輪葉片采用連續(xù)激光熔覆出現裂紋及葉片變形的問題,在5kW連續(xù)橫流CO2激光器上,采用新的電源控制方案,通過軟件及相關控制,實現了脈沖激光功率輸出.克服了采用高功率開關電源帶來的成本和穩(wěn)定性問題.且脈沖調制頻率可達到5Hz,調制占空比可達到5% .當采用4kW峰值功率,4Hz脈沖重復頻率,占空比為20%時,在發(fā)動機葉片K403合會表面進行合金粉末StelliteX-40的熔覆實驗.結果表明,熔覆后熱影響區(qū)比連續(xù)激

9、光減少50%,硬度提高5%,界面結合性能與母材相當,無熔覆裂紋及葉片變形。多年來，我國國家科技計劃對軸流CO2激光器和橫流CO2激光器做了大量消化吸收工作。中、美、日、俄研發(fā)的橫流CO2激光器，功率大，但因光束質量不是很好，主要用于再制造和熱處理。由德國開發(fā)的軸流CO2激光器由于光束質量好，所以已經被廣泛應用于激光焊接和切割。但是由于軸流CO2激光器造價高、結構復雜、維護費高、運行費高，中小企業(yè)難以接受，導致其在推廣應用方面進展緩慢，因此軸流CO2激光器顯然不是我國CO2激光器發(fā)展方向。圖表：中國二氧化碳激光器行業(yè)發(fā)展特點資料來源：中國二氧化碳激光器行業(yè)市場規(guī)模分析調查顯示，2016年中國二氧化碳激光器市場